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Sala ed elettrobisturi sono a norme CEI

L’elettrobisturi utilizza il calore generato da un arco elettrico, alimentato da un generatore a radiofrequenza, per tagliare e cauterizzare i tessuti cutanei interessati all’operazione chirurgica, esso viene largamente impiegato sia in interventi che prevedano un taglio cutaneo esterno, sia in endoscopia.
Le frequenze usate si aggirano attorno ad alcune centinaia di kHz ( 0,5 – 1 Mhz) e le potenze in gioco arrivano ad alcune centinaia di watt; la modulazione e la regolazione di potenza sono ottimizzate in funzione della tipologia di intervento.
Esso deve essere rispondente alle Norme CEI 62-5 e 62-11 .
Indispensabile apparecchio elettromedicale di sala, l’elettrobisturi è a volte causa indiretta di problemi quali le ustioni sul paziente o sul personale di sala.
Le ustioni compaiono, non volute, in quei punti del corpo umano, diversi dal punto di taglio, sui quali per diverse motivazioni si concentrano elevate densità di potenza (e quindi calore per effetto Joule), che il naturale drenaggio dei tessuti non riesce a dissipare, come avviene volutamente nel punto di taglio.

Una delle cose che a volte sconcertano è il fatto che queste ustioni non compaiano sempre negli stessi punti, ma anche in zone del corpo distanti dal taglio, ed apparentemente non interessate dal percorso logico delle correnti di ritorno; altre volte le ustioni interessano lo stesso chirurgo oppure i suoi collaboratori.
Il tavolo operatorio, spesso considerato un mero supporto del paziente, è parte integrante del circuito elettrico sul quale possono richiudersi in percentuale non trascurabile le correnti RF dell’ elettrobisturi.

Nella maggior parte dei casi è composto da una serie di piani metallici (a volte di materiale isolante nudo o ricoperto da un foglio metallico) sormontati da cuscini normalmente antistatici.

I piani sono snodati e controllabili pneumaticamente od elettricamente; nel caso in cui siano alimentati dalla rete elettrica, le Norme CEI 62-5 stabiliscono i criteri (in particolare le correnti di dispersione) a cui devono sottostare; in altri casi sono semplicemente connessi al nodo di terra della sala, come previsto dalle Norme CEI 64-4, a cui deve rispondere di per sè la sala operatoria.
I piani sono interconnessi elettricamente attraverso gli snodi meccanici presenti tra un piano e quello adiacente, ed i cuscini antistatici sono a loro volta collegati ai piani sottostanti attraverso delle cinghiette conduttive;

Di una sala, oggetto della nostra ricerca, al termine dell’ installazione era stata verificata la rispondenza alle Norme CEI, sia dell’ impianto elettrico, sia delle attrezzature elettromedicali; per cui l’equipotenzialità delle masse, i vari collegamenti, le resistenze delle connessioni, le correnti di dispersione, le resistenze di isolamento dell’ impianto, la resistenza del tappeto antistatico, sono risultate all’interno dei valori minimi previsti dalle norme stesse.
Dopo circa un anno di intenso impiego della sala operatoria è capitato che un paziente fosse rimasto ustionato durante l’impiego dell’elettrobisturi: la sala è stata immediatamente bloccata per accertamenti riguardanti l’impianto elettrico della sala, I’elettrobisturi ed il tavolo operatorio. La sala è risultata conforme alle Norme CEI 64-4.
L’elettrobisturi, verificato con la massima attenzione, è stato trovato rispondente alle Norme CEI 62-5 e 62-11; inoltre sono stati verificati visivamente i circuiti interni alla ricerca di falsi contatti, ossidazioni, componenti surriscaldati o comunque situazioni anomale che avrebbero potuto portare a malfunzionamenti, ma non si è approdato ad alcunché di evidente. Per questi motivi, la nostra attenzione si è focalizzata sul tavolo operatorio, partendo da alcune osservazioni:
1) le ustioni considerate interessavano una zona cutanea distante dal punto di taglio e dalla placca di ritorno;
2) le correnti di dispersione dell’elettrobisturi rientravano nei limiti previsti, quindi troppo basse per provocare i danni cutanei riscontrati: doveva perciò essere in qualche modo la stessa notevole potenza attiva dell’elettrobisturi a causare i danni riscontrati.
Restava solo una ipotesi da formulare: l’insieme costituito dal tavolo operatorio e dal paziente si trovava nella condizione di risuonare alle frequenze di funzionamento dell’elettrobisturi.

E’ noto che un circuito RLC alimentato da una tensione RF anche non troppo alta possa, alla frequenza di risonanza, presentare ai capi dei suoi componenti delle tensioni che in modulo possono assumere il valore della tensione di alimentazione del circuito moltiplicato per il suo fattore di bontà “Q”. Ad esempio, in un punto ad alta impedenza, per una tensione di alimentazione di 70 V (un valore che un elettrobisturi può generare) ed un “Q” di 50 (un valore per sicurezza di ipotesi tenuto basso, ma che le costanti distribuite del nostro sistema tavolo / elettrobisturi possono facilmente assumere), il valore di tensione RF può salire a 3500 V; questo valore di tensione può facilmente creare degli archi voltaici non voluti e le conseguenti ustioni.

In base a questa ipotesi, che chiameremo “Ipotesi della Risonanza” abbiamo iniziato a verificare attentamente le componenti RLC del sistema (figura 2) composto da:
– elettrobisturi (in particolare le induttanze dei cavi attivi e di ritorno);
– resistenze di contatto e capacità dei piani di appoggio del paziente, reciproche ed in particolare verso massa;
– resistenza e capacità verso il piano sottostante dei cuscini antistatici ed efficienza dei loro contatti di massa;

in modo da verificare la capacità del sistema T.O. / E.B. / Paziente di risuonare a determinate frequenze (o multipli delle stesse, dato che le componenti armoniche degli elettrobisturi possono avere una ampiezza non trascurabile) prossime alle frequenze di funzionamento degli elettrobisturi impiegati in sala, con il contributo delle costanti RLC distribuite (cavi impiegati, capacità superfici / cuscini antistatici / paziente / tavolo, resistenze di contatto).

Nelle tabelle abbiamo riportato i risultati delle misure (sono evidenziati i dati più significativi).

Confronto dei dati
La figura 1 mostra il tavolo operatorio ed i punti che sono stati oggetto di misura, la figura 2 illustra lo schema di principio del circuito risonante ipotizzato.

Figura 1 - Tavolo operatorio con le varie resistenze di contatto

Figura 1 – Tavolo operatorio con le varie resistenze di contatto

Le tabelle 1 e 2 riportano i valori che sono stati riscontrati in tali punti:
a) misurando le resistenze di contatto tra i piani del T.O. in continua con multimetro digitale (figura 1);
b) misurando con ponte LCR i valori di capacità paziente / cuscino / piano del tavolo, simulando un paziente medio con una lastra di alluminio avente una superficie pari a circa il 60% dell’area del cuscino relativo ed un peso campione applicato alla piastra di 5 kg per il piano cervicale e di 20 kg per ciascuno dei rimanenti piani (tabella 1);
c) misurando i valori di induttanza dei cavi degli elettrobisturi e quindi sommando l’induttanza cavo piastra + monopolare (P+M) e cavo piastra + bipolare (P+B) in modo da avere l’induttanza risultante complessiva (tabella 2);
Infine la tabella 3 indica la possibile frequenza di risonanza dei parametri evidenziati dalle misure di cui ai punti precedenti, (tenendo conto del fatto che tali valori stimati di frequenza possono variare in più o in meno anche del 20% a causa delle diverse situazioni operative), con:

f0 = 1 / ( 2π √LC )

dove L è espresso in Henry e C è espresso in Farad.

Figura 2 - Schema semplificato del circuito risonante ipotizzato

Figura 2 – Schema semplificato del circuito risonante ipotizzato

Tabella 1 - Misure delle costanti distribuite del tavolo.

Tabella 1 – Misure delle costanti distribuite del tavolo.

Tabella 2 - Misure di induttanza dei cavi degli elettrobisturi considerati

Tabella 2 – Misure di induttanza dei cavi degli elettrobisturi considerati

Tabella 3 - Verifica della possibilità di risonanza di alcune zone del tavolo operatorio a frequenze prossime al valore della fondamentale o della seconda armiinica dell'elettrobisturi.I valori di capacità sono espressi in pF ed i valori di induttanza in µH. P+M = induttanza piastra + monopolare; P+B = induttanza piastra + bipolare.

Tabella 3 – Verifica della possibilità di risonanza di alcune zone del tavolo operatorio a frequenze prossime al valore della fondamentale o della seconda armiinica dell’elettrobisturi.
I valori di capacità sono espressi in pF ed i valori di induttanza in µH. P+M = induttanza piastra + monopolare; P+B = induttanza piastra + bipolare.

 

Cosa era successo?
Semplicemente, col passare del tempo, l’uso intenso del tavolo operatorio, la pulizia e l’abrasione delle sue superfici a causa di detergenti molto efficaci, disinfettanti, ecc. aveva causato il progressivo deterioramento della resistenza di contatto delle cinghiette di collegamento poste tra i cuscini antistatici ed i piani sottostanti di cui quello superiore, in alluminio, era solo incollato (e restava pertanto isolato) a quello inferiore, quindi il paziente si trovava a contatto di una delle armature del condensatore ipotizzato (figura 1), e l’altra armatura era costituita dallo stesso tavolo operatorio.
Non solo, trovandosi il paziente a contatto tra armature a potenziali differenti, si sono potute formare anche delle significative differenze di potenziale tra diverse zone fisiche, il che spiega, ad esempio, le ustioni avvenute tra orecchio e spalla del paziente.
Le dimensioni fisiche dei cuscini, l’uso di cavi per elettrobisturi di varie dimensioni, la scelta di condizioni di lavoro diversificate per tipologie di intervento, hanno fatto poi il resto, confondendo anche la casistica.
Si noti che, nel tentativo di “isolare” il paziente, sono stati a volte impiegati, sopra i cuscini antistatici, degli altri cuscini in gommapiuma o addirittura dei fogli isolanti, che naturalmente sono risultati inutili.
Questo, in certi casi, è avvenuto a fronte della ipotesi piuttosto diffusa che “il paziente più è isolato meglio è”; in realtà il paziente non potrà mai essere considerato isolato (alle frequenze di funzionamento dell’elettrobisturi) per la presenza di un sua intrinseca e non certo trascurabile capacità verso massa; tanto vale, quindi, cortocircuitare questa capacità.
Perciò egli dovrebbe trovarsi, durante l’intervento, bene ed uniformemente a contatto con i cuscini antistatici (al massimo esserne separato dal lenzuolino in cotone, che diventa subito un conduttore per la condensa che si forma tra le superfici corporea e del tavolo, a temperatura differente) insieme all’elettrodo di ritorno, migliorando così le vie di fuga della corrente RF ed evitando che si formino dei pericolosi gradienti locali di tensione con i conseguenti archi voltaici.
Nella stessa ottica e nell’interesse soprattutto del personale di sala, è auspicabile l’uso, peraltro previsto per altri motivi dalla normativa vigente, di un pavimento antistatico, avente un valore di resistenza superficiale non troppo alto, come ulteriore via di fuga per le correnti RF di ritorno dell’elettrobisturi.

Conclusione
Il problema è stato risolto semplicemente curando la equipotenzialità delle superfici dei tavoli operatori, in modo da cortocircuitare l’ipotetico condensatore di figura 2, eliminando così un componente essenziale del circuito risonante ipotizzato.
L’altro elemento del circuito risonante, le induttanze costituite dai vari cavi degli elettrobisturi, non si poteva evidentemente eliminare.
In particolare sono stati migliorati i contatti tra i cuscini ed i piani, e tra questi ultimi ed il loro basamento.
Quanto sopra si è ottenuto tramite un paziente lavoro meccanico / elettrico a base di filiera, bulloni svasati di cortocircuito, cuscini antistatici nuovi, corti e flessibili ponticelli di contatto tra un piano e quello adiacente.
Sono passati alcuni anni e, sui tavoli revisionati, non si sono più verificati i problemi di cui sopra.

Autore:
Per. ind. Franco Bachetti
Collegio Periti Industriali di Cagliari

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